科思創(chuàng)：輕量葉片轉(zhuǎn)動綠色風(fēng)向

本刊|孫一琳，夏云峰

葉片是風(fēng)電機組捕獲風(fēng)能的核心部件，它直接決定著風(fēng)能利用效率，并在很大程度上影響著開發(fā)成本。近年來，隨著可開發(fā)區(qū)域的風(fēng)速不斷下探，葉片大型化的趨勢愈加明顯。2016年，國家發(fā)展改革委和國家能源局聯(lián)合發(fā)布《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016－2030年）》，更是明確將研發(fā)100米級及以上風(fēng)電葉片列入能源技術(shù)創(chuàng)新的15個重點任務(wù)中。

然而，葉片尺寸變大帶來的核心問題在于載荷的增加，會影響風(fēng)電機組運行的安全性。如何在保證性能的前提下，研制出輕量化的長葉片就成為風(fēng)電行業(yè)創(chuàng)新的重點方向之一，材料無疑是很好的突破口。一些企業(yè)已經(jīng)開始提前對此進行布局，并取得了初步成果，比如科思創(chuàng)（covestro）。自2016年聯(lián)合風(fēng)電企業(yè)推出全球首支1.5兆瓦新型高性能聚氨酯樹脂葉片以來，憑借在聚合物研究方面的豐富經(jīng)驗，這家企業(yè)正在為風(fēng)電行業(yè)的新一輪升級積極探索新路徑。

據(jù)悉，科思創(chuàng)是目前全球最大的聚合物生產(chǎn)商之一，業(yè)務(wù)范圍集中在高科技聚合物材料的生產(chǎn)制造，以及用于諸多日常生活領(lǐng)域的創(chuàng)新性解決方案研發(fā)。2017年，中國躍居科思創(chuàng)最大的單一市場，年銷售額超過31億歐元，占該公司全球總銷售額的22%。

“新能源汽車、風(fēng)電和輕型化材料將是科思創(chuàng)在中國市場進一步發(fā)力的增長點。” 科思創(chuàng)涂料、粘合劑及特殊化學(xué)品業(yè)務(wù)部技術(shù)應(yīng)用開發(fā)亞太區(qū)副總裁李金旗在接受《風(fēng)能》雜志記者專訪時指出，“我們之所以對開拓蓬勃發(fā)展的風(fēng)電市場充滿信心，主要原因在于科思創(chuàng)是聚氨酯技術(shù)的發(fā)明者，這種材料在風(fēng)電行業(yè)的應(yīng)用前景廣闊。”

眾所周知，目前風(fēng)電葉片主要還是使用傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂材料，它被視為一種成熟、可靠的技術(shù)。但隨著長度的增加，環(huán)氧樹脂葉片在價格、工藝等方面存在瓶頸。

而聚氨酯材料所具有的良好性能使其可以很好地適應(yīng)風(fēng)電葉片輕量化、大型化的發(fā)展趨勢。雖然在風(fēng)電行業(yè)應(yīng)用較少，但實際上這種多功能聚合物從發(fā)明至今已經(jīng)有80多年的歷史，在眾多行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。

據(jù)李金旗介紹，聚氨酯材料的機械性能好，它的粘度低，流動性好，灌注速度快，固化時間短，并且不需要后固化，大大提高葉片的生產(chǎn)效率，同時節(jié)約了成本。同時，聚氨酯的放熱峰低于環(huán)氧樹脂，從而可以降低樹脂放熱對PVC泡沫芯材的影響。此外，這種材料還與玻璃纖維有更好的界面結(jié)合力。

正是看到了上述優(yōu)勢，并基于自身的深厚積累以及對產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的判斷，科思創(chuàng)決定將聚氨酯材料引入風(fēng)電行業(yè)。該公司聯(lián)合眾多合作伙伴對此進行了攻關(guān)，并于2016年試制出全球第一支聚氨酯風(fēng)電葉片。

2018年，科思創(chuàng)成功安裝首套聚氨酯風(fēng)電葉片。葉片長55.2米，應(yīng)用于單機容量為2兆瓦的機型。為了確保能夠?qū)崿F(xiàn)長時間穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，這套葉片還通過了北京鑒衡認證中心（CGC）的靜力和疲勞測試。

“試點項目在中國東北的成功投運，是對科思創(chuàng)聚氨酯樹脂材料強度的認可，也證明該材料在風(fēng)電葉片領(lǐng)域的應(yīng)用已準(zhǔn)備就緒。我們希望借此機會向行業(yè)合作伙伴傳遞一個強有力的信號，即使用聚氨酯制造更長、更強風(fēng)電葉片的時代已經(jīng)到來。”科思創(chuàng)相關(guān)負責(zé)人曾公開表示。

除此之外，這家企業(yè)還與另一家整機制造商針對單機容量為2.2兆瓦的機型共同研發(fā)了長59.5米的葉片，其主梁、腹板和葉根均采用聚氨酯材料制成，并在中國中南部地區(qū)的風(fēng)電場中完成安裝。

在風(fēng)電領(lǐng)域，科思創(chuàng)的另一個聚焦點是水性技術(shù)的應(yīng)用。早在20世紀(jì)80年代，該公司即展開相關(guān)研發(fā)，并向中國市場推出了水性技術(shù)和高固含Pasquick?技術(shù)。

這里值得一提的是基于Bayhydrol?和Bayhydur?的水性聚氨酯葉片面漆，它們可以使一次施工的最大干膜厚度超過80微米，并且干燥更快，能夠有效減少施工的次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。

“相關(guān)方案已經(jīng)通過了嚴(yán)苛的耐雨蝕測試，其綜合性能達到甚至超過傳統(tǒng)溶劑型產(chǎn)品。” 李金旗補充道。

需要強調(diào)的是，這些面漆還是高度環(huán)保的，其揮發(fā)性有機物（VOC）含量低于50g/L，且氣味低，切實保障了現(xiàn)場施工及管理人員的健康與安全，并將對環(huán)境的影響降到最低。

據(jù)李金旗透露，該公司最新推出的水性二代技術(shù)，膜厚更高，干燥更快，性能更佳，強化了風(fēng)電機組在多變惡劣海上環(huán)境中的工作性能，非常適合應(yīng)對海上風(fēng)電場的高腐蝕挑戰(zhàn)。

提升產(chǎn)品的綠色屬性很好地契合科思創(chuàng)長期以來所秉持的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。“讓世界更加宜居不僅是目標(biāo)，也是推動我們?nèi)驑I(yè)務(wù)發(fā)展的核心動力之一。” 李金旗在向記者介紹科思創(chuàng)的理念時說，“多年以來，我們一直基于‘人類、地球、盈利’（簡稱3P）的原則，通過提供能夠造福社會和子孫后代的可持續(xù)性產(chǎn)品、技術(shù)和解決方案來開創(chuàng)精彩世界。”

對于這家企業(yè)而言，綠色不僅體現(xiàn)在產(chǎn)品中，更滲透于生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)。

2018年，科思創(chuàng)上海一體化基地入選中國工業(yè)和信息化部發(fā)布的國家級綠色工廠名單。該基地堅持在生產(chǎn)制造過程中應(yīng)用創(chuàng)新工藝，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的清潔、高效和可持續(xù)發(fā)展。

而這背后則是大量資金的投入和創(chuàng)新性措施的引入。自2001年起，科思創(chuàng)上海一體化基地累計投資30億歐元研發(fā)先進技術(shù)，采用氣相法替代傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)異氰酸酯，減少約60%的能源消耗和80%的溶劑消耗；將氧去極化陰極技術(shù)應(yīng)用于氯氣生產(chǎn)，使電耗和二氧化碳排放降低30%以上，大幅降低化工生產(chǎn)對環(huán)境造成的負面影響。

基地相關(guān)負責(zé)人表示，“公司制定了具體的指標(biāo)，至2025年至少80%的研發(fā)項目能符合聯(lián)合國的可持續(xù)指標(biāo)，在2005年的基礎(chǔ)上把溫室氣體的排放降低50%。投資使用這些技術(shù)幫助科思創(chuàng)在達成該目標(biāo)的道路上穩(wěn)步前行。”

目前，科思創(chuàng)還選擇與新疆金風(fēng)科技股份有限公司、中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司、PPG工業(yè)公司強強聯(lián)合，攜手打造風(fēng)電綠色供應(yīng)鏈。4家企業(yè)將立足于自身的優(yōu)勢，加強上下游企業(yè)的溝通，將“綠色供應(yīng)鏈”從愿景落到實處，從供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)出發(fā)提升標(biāo)準(zhǔn)，并加速技術(shù)合作與創(chuàng)新，讓綠色能源更環(huán)保、更長久、更高效。

李金旗向記者表示，“基于創(chuàng)造精彩世界的美好愿景，為了保障我們所生活的地球有一個更美好的未來，科思創(chuàng)愿意攜手風(fēng)電行業(yè)，為全球可再生能源發(fā)展及環(huán)保領(lǐng)域貢獻力量。”